蒋孝勇++米瑞甫++程壑++杜睿

摘 要：随着微电子技术的发展，民用和军用设备微型化、低功耗及多功能化成为发展趋势，文中设计了应用于实验教学的基于MEMS微惯性器件的三轴稳定平台。该平台采用领先的智能传感器技术设计而成，可实现完全自主姿态监测，有助于学生了解陀螺稳定平台并掌握相关原理、技术及其应用，为陀螺稳定平台的深入研究打下坚实基础。

关键词：MEMS；三轴陀螺；稳定平台

1 作品简介

本设计主要应用于实验教学。平台采用领先的智能传感器技术，包括三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和三轴MEMS磁强计传感器。平台控制系统由姿态信息采集和姿态解算与动力控制两个基本单元组成。姿态信息检测单元通过MEMS陀螺仪检测平台的俯仰、横滚航向角获取陀螺和加速度计数据，由MEMS加速度计对姿态信息进行校正，经处理后发送给姿态解算与动力控制单元，然后由该单元将获取到的惯性传感数据进行数据融合，解算姿态信息，并利用控制策略控制平台动力系统，使平台的横滚内框保持平稳。平台姿态解算加入Kalman滤波技术，由嵌入式单片机完成，由电机执行，采用PWM波控制。学生可分别做陀螺、加速度、电子罗盘和航姿综合实验等。本实验系统有助于学生理解和掌握惯性导航、航向姿态、运动状态测量的原理、技术及其应用。MEMS三轴稳定平台系统如图1所示。六自由度IMU姿态测量单元如图2所示。三軸稳定平台模型如图3所示。

2 工作原理

2.1 整体方案